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| 管材的有關(guān)實(shí)用知識(shí) |
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發(fā)布者：www.snzwmn.cn 發(fā)布時(shí)間：2010/11/1 閱讀：735次 【字體：大 中 小】 |
知識(shí)
一、管材的分類(lèi)
1、按生產(chǎn)方法分類(lèi)
（1）無(wú)縫管——熱軋管、冷軋管、冷拔管、擠壓管、頂管
（2）焊管
（a）按工藝分——電弧焊管、電阻焊管（高頻、低頻）、氣焊管、爐焊管
（b）按焊縫分——直縫焊管、螺旋焊管
2、按斷面形狀分類(lèi)
（1）簡(jiǎn)單斷面鋼管——圓形鋼管、方形鋼管、橢圓形鋼管、三角形鋼管、六角形鋼管、菱形鋼管、八角形鋼管、半圓形鋼圓、其他
（2）復(fù)雜斷面鋼管——不等邊六角形鋼管、五瓣梅花形鋼管、雙凸形鋼管、雙凹形鋼管、瓜子形鋼管、圓錐形鋼管、波紋形鋼管、表殼鋼管、其他
3、按壁厚分類(lèi)——薄壁鋼管、厚壁鋼管
4、按用途分類(lèi)——管道用鋼管、熱工設(shè)備用鋼管、機(jī)械工業(yè)用鋼管、石油、地質(zhì)鉆探用鋼管、容器鋼管、化學(xué)工業(yè)用鋼管、特殊用途鋼管、其他
二、無(wú)縫鋼管
是一種具有中空截面、周邊沒(méi)有接縫的長(zhǎng)條鋼材。鋼管具有中空截面，大量用作輸送流體的管道，如輸送石油、天然氣、煤氣、水及某些固體物料的管道等。鋼管與圓鋼等實(shí)心鋼材相比，在抗彎抗扭強(qiáng)度相同時(shí)，重量較輕，是一種經(jīng)濟(jì)截面鋼材，廣泛用于制造結(jié)構(gòu)件和機(jī)械零件，如石油鉆桿、汽車(chē)傳動(dòng)軸、自行車(chē)架以及建筑施工中用的鋼腳手架等。用鋼管制造環(huán)形零件，可提高材料利用率，簡(jiǎn)化制造工序，節(jié)約材料和加工工時(shí)，如滾動(dòng)軸承套圈、千斤頂套等，目前已廣泛用鋼管來(lái)制造。鋼管還是各種常規(guī)武器不可缺少的材料，槍管、炮筒等都要鋼管來(lái)制造。鋼管按橫截面積形狀的不同可分為圓管和異型管。由于在周長(zhǎng)相等的條件下，圓面積最大，用圓形管可以輸送更多的流體。此外，圓環(huán)截面在承受內(nèi)部或外部徑向壓力時(shí)，受力較均勻，因此，絕大多數(shù)鋼管是圓管。但是，圓管也有一定的局限性，如在受平面彎曲的條件下，圓管就不如方、矩形管抗彎強(qiáng)度大，一些農(nóng)機(jī)具骨架、鋼木家具等就常
用方、矩形管。根據(jù)不同用途還需有其他截面形狀的異型鋼管。
目前，全世界生產(chǎn)鋼管的共計(jì)有110多個(gè)國(guó)家的1850多個(gè)公司下的5100多個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)，其中生產(chǎn)石油管的有44個(gè)國(guó)家的170多個(gè)公司下的260多個(gè)廠(chǎng)。2000年，無(wú)縫管全國(guó)表觀消費(fèi)量為418.0萬(wàn)噸，其中國(guó)內(nèi)供應(yīng)量的382.1萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)總需求的91.4%。進(jìn)口為35.9萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)總需求的8.59%。同年石油管消費(fèi)量大約為91萬(wàn)噸。進(jìn)口約25.2萬(wàn)噸。進(jìn)口管占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量的大約70%，其中進(jìn)口管占國(guó)內(nèi)總消費(fèi)量的27.69%，石油管進(jìn)口量約占無(wú)縫鋼管總進(jìn)口量的大約70%。從日本進(jìn)口的石油管占總進(jìn)口量一半以上。中國(guó)最大的石油套管生產(chǎn)基地——天津鋼管公司2000年的鋼管產(chǎn)品出來(lái)為52.20萬(wàn)噸，其中石油套管產(chǎn)量為36.41萬(wàn)噸。套管占全國(guó)石油產(chǎn)量的一半以上。在產(chǎn)量和銷(xiāo)售量上都占中國(guó)套管市場(chǎng)的第一位。
從國(guó)際和國(guó)內(nèi)兩個(gè)市場(chǎng)來(lái)看，無(wú)縫鋼管（包括石油專(zhuān)用管）的現(xiàn)有生產(chǎn)能力均已大于需求。所以，今后的重點(diǎn)應(yīng)放在充分發(fā)揮現(xiàn)有機(jī)組的能力，開(kāi)發(fā)出高強(qiáng)度等級(jí)、高抗擊毀、高抗腐蝕的石油管、高壓鍋爐管和氣瓶管等產(chǎn)品。也是國(guó)家針對(duì)當(dāng)前我國(guó)鋼鐵市場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。這也是增加在國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力、擴(kuò)大市場(chǎng)份額的關(guān)鍵所在。就是說(shuō)，提高國(guó)內(nèi)鋼管企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是加和WTO以后國(guó)內(nèi)企業(yè)長(zhǎng)期的任務(wù)和成功發(fā)展的關(guān)鍵。
1、分類(lèi)
無(wú)縫鋼管因其制造工藝不同，又分為熱軋（擠壓）無(wú)縫鋼管和冷拔（軋）無(wú)縫鋼管兩種。冷拔（軋）管又分為圓形管和異形管兩種。無(wú)縫鋼管，又因其用途不同而分為如下若干品種：
１.GB/T8162-1999（結(jié)構(gòu)用無(wú)縫鋼管）。主要用于一般結(jié)構(gòu)和機(jī)械結(jié)構(gòu)。其代表材質(zhì)（牌號(hào)）：碳素鋼、20、45號(hào)鋼；合金鋼Q345、20Cr、40Cr、20CrMo、30-35CrMo、42CrMo等。
2.GB/T8163-1999（輸送流體用無(wú)縫鋼管）。主要用于工程及大型設(shè)備上輸送流體管道。代表材質(zhì)（牌號(hào)）為20、Q345等。
3. GB3087-1999（低中壓鍋爐用無(wú)縫鋼管）是用于制造各種結(jié)構(gòu)低中壓鍋爐過(guò)熱蒸汽管、沸水管及機(jī)車(chē)鍋爐用過(guò)熱蒸汽管、大煙管、小煙管和拱磚管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼熱軋和冷拔（軋）無(wú)縫鋼管。代表材質(zhì)為10、20號(hào)鋼。
4. GB5310-1995（高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管）是用于制造高壓及其以上壓力的水管鍋爐受熱面用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金鋼和不銹耐熱鋼無(wú)縫鋼管。代表材質(zhì)為20G、12Cr1MoVG、15CrMoG等。
5. GB1479-2000（高壓化肥設(shè)備用無(wú)縫鋼管）是適用于工作溫度為-40~400℃、工作壓力為10~30Ma的化工設(shè)備和管道的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼無(wú)縫鋼管。代表材質(zhì)為20、16Mn、12CrMo、12Cr2Mo等。
6．GB9948-1988（石油裂化用無(wú)縫鋼管）。主要用于石油冶煉廠(chǎng)的鍋爐、熱交換器及其輸送流體管道。其代表材質(zhì)為20、12CrMo、1Cr5Mo、1Cr19Ni11Nb等。
7.地質(zhì)鉆探用鋼管（YB235-70）是供地質(zhì)部門(mén)進(jìn)行巖心鉆探使用的鋼管，按用途可分為鉆桿、鉆鋌、巖心管、套管和沉淀管等。
8.金剛石巖芯鉆探用無(wú)縫鋼管（GB3423-82）是用于金剛石巖芯鉆探的鉆桿、巖心桿、套管的無(wú)縫鋼管。
9.石油鉆探管（YB528-65）是用于石油鉆探兩端內(nèi)加厚或外加厚的無(wú)縫鋼管。鋼管分車(chē)絲和不車(chē)絲兩種，車(chē)絲管用接頭聯(lián)結(jié)，不車(chē)絲管用對(duì)焊的方法與工具接頭聯(lián)結(jié)。
10.GB5312-1999（船舶用碳鋼和碳錳鋼無(wú)縫鋼管）是制造船舶I級(jí)耐壓管系、Ⅱ級(jí)耐壓管系、鍋爐及過(guò)熱器用的碳素鋼無(wú)縫鋼管。碳素鋼無(wú)縫鋼管管壁工作溫度不超過(guò)450℃，合金鋼無(wú)縫鋼管管壁工作溫度超過(guò)450℃。代表材質(zhì)為360、410、460鋼級(jí)等。
11.汽車(chē)半軸套管用無(wú)縫鋼管（GB3088-82）是制造汽車(chē)半軸套管及驅(qū)動(dòng)橋橋殼軸管用的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋無(wú)縫鋼管。
12.柴油機(jī)用高壓油管（GB3093-86）是制造柴油機(jī)噴射系統(tǒng)高壓管用的冷拔無(wú)縫鋼管。
13.液壓和氣動(dòng)缸筒用精密內(nèi)徑無(wú)縫鋼管（GB8713-88）是制造液壓和氣動(dòng)缸筒用的具有精密內(nèi)徑尺寸的冷拔或冷軋精密無(wú)縫鋼管。
14.冷拔或冷軋精密無(wú)縫鋼管（GB3639-83）是用于機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓設(shè)備的尺寸精度高和表面光潔度好的冷拔或冷軋精密無(wú)縫鋼管。選用精密無(wú)縫鋼管制造機(jī)械結(jié)構(gòu)或液壓設(shè)備等，可以大大節(jié)約機(jī)械加工工時(shí)，提高材料利用率，同時(shí)有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量。
15.結(jié)構(gòu)用不銹鋼無(wú)縫鋼管（GB/T14975-1994）是廣泛用于化工、石油、輕紡、醫(yī)療、食品、機(jī)械等工業(yè)的耐腐蝕管道和結(jié)構(gòu)件及零件的不銹鋼制成的熱軋（擠、擴(kuò)）和冷拔（軋）無(wú)縫鋼管。
16.流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管（GB/T14976-1994）是用于輸送流體的不銹鋼制成的熱軋（擠、擴(kuò)）和冷拔（軋）無(wú)縫鋼管。
17.異型無(wú)縫鋼管是除了圓管以外的其他截面形狀的無(wú)縫鋼管的總稱(chēng)。按鋼管截面形狀尺寸的不同又可分為等壁厚異型無(wú)縫鋼管（代號(hào)為D）、不等壁厚異型無(wú)縫鋼管（代號(hào)為BD）、變直徑異型無(wú)縫鋼管（代號(hào)為BJ）。異型無(wú)縫鋼管廣泛用于各種結(jié)構(gòu)件、工具和機(jī)
械零部件。和圓管相比，異型管一般都有較大的慣性矩和截面模數(shù)，有較大的抗彎抗扭能力，可以大大減輕結(jié)構(gòu)重量，節(jié)約鋼材。
8.GB18248-2000（氣瓶用無(wú)縫鋼管）。主要用于制作各種燃?xì)�、液壓氣瓶。其代表材質(zhì)為37Mn、34Mn2V、35CrMo等。
另外，還有GB/T17396-1998（液壓支柱用熱軋無(wú)縫鋼管）、GB3093-1986（柴油機(jī)用高壓無(wú)縫鋼管）、GB/T3639-1983（冷拔或冷軋精密無(wú)縫鋼管）、GB/T3094-1986（冷拔無(wú)縫鋼管異形鋼管）、GB/T8713-1988（液壓和氣動(dòng)筒用精密內(nèi)徑無(wú)縫鋼管）、GB13296-1991（鍋爐、熱交換器用不銹鋼無(wú)縫鋼管）、GB/T14975-1994（結(jié)構(gòu)用不銹鋼無(wú)縫鋼管）、GB/T14976-1994（流體輸送用不銹鋼無(wú)縫鋼管）GB/T5035-1993（汽車(chē)半軸套管用無(wú)縫鋼管）、API SPEC5CT-1999（套管和油管規(guī)范）等。
2、制造工藝：
１.熱軋（擠壓無(wú)縫鋼管）：圓管坯→加熱→穿孔→三輥斜軋、連軋或擠壓→脫管→定徑（或減徑）→冷卻→矯直→水壓試驗(yàn)（或探傷）→標(biāo)記→入庫(kù)
軋制無(wú)縫管的原料是圓管坯，圓管胚要經(jīng)過(guò)切割機(jī)的切割加工成長(zhǎng)度約為１米的坯料，并經(jīng)傳送帶送到熔爐內(nèi)加熱。鋼坯被送入熔爐內(nèi)加熱，溫度大約為１２００攝氏度。燃料為氫氣或乙炔。爐內(nèi)溫度控制是關(guān)鍵性的問(wèn)題.圓管坯出爐后要經(jīng)過(guò)壓力穿孔機(jī)進(jìn)行穿空。一般較常見(jiàn)的穿孔機(jī)是錐形輥穿孔機(jī)，這種穿孔機(jī)生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，穿孔擴(kuò)徑量大，可穿多種鋼種。穿孔后，圓管坯就先后被三輥斜軋、連軋或擠壓。擠壓后要脫管定徑。定徑機(jī)通過(guò)錐形鉆頭高速旋轉(zhuǎn)入鋼胚打孔，形成鋼管。鋼管內(nèi)徑由定徑機(jī)鉆頭的外徑長(zhǎng)度來(lái)確定。鋼管經(jīng)定徑后，進(jìn)入冷卻塔中，通過(guò)噴水冷卻，鋼管經(jīng)冷卻后，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問(wèn)題，將被探測(cè)出。鋼管質(zhì)檢后還要通過(guò)嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批號(hào)等。并由吊車(chē)吊入倉(cāng)庫(kù)中。
２.冷拔（軋）無(wú)縫鋼管：圓管坯→加熱→穿孔→打頭→退火→酸洗→涂油（鍍銅）→多道次冷拔（冷軋）→坯管→熱處理→矯直→水壓試驗(yàn)（探傷）→標(biāo)記→入庫(kù)。
冷拔（軋）無(wú)縫鋼管的軋制方法較熱軋（擠壓無(wú)縫鋼管）復(fù)雜。它們的生產(chǎn)工藝流程前三步基本相同。不同之處從第四個(gè)步驟開(kāi)始，圓管坯經(jīng)打空后，要打頭，退火。退火后要用專(zhuān)門(mén)的酸性液體進(jìn)行酸洗。酸洗后，涂油。然后緊接著是經(jīng)過(guò)多道次冷拔（冷軋）再坯管，專(zhuān)門(mén)的熱處理。熱處理后，就要被矯直。鋼管經(jīng)矯直后由傳送帶送至金屬探傷機(jī)（或水壓實(shí)驗(yàn)）進(jìn)行內(nèi)部探傷。若鋼管內(nèi)部有裂紋，氣泡等問(wèn)題，將被探測(cè)出。鋼管質(zhì)檢后還要通過(guò)嚴(yán)格的手工挑選。鋼管質(zhì)檢后，用油漆噴上編號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)批號(hào)等。并由吊車(chē)吊入倉(cāng)庫(kù)中。
三、焊接鋼管
焊接鋼管也稱(chēng)焊管，是用鋼板或鋼帶經(jīng)過(guò)卷曲成型后焊接制成的鋼管。焊接鋼管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，品種規(guī)格多，設(shè)備資少，但一般強(qiáng)度低于無(wú)縫鋼管。20世紀(jì)30年代以來(lái)，隨著優(yōu)質(zhì)帶鋼連軋生產(chǎn)的迅速發(fā)展以及焊接和檢驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，焊縫質(zhì)量不斷提高，焊接鋼管的品種規(guī)格日益增多，并在越來(lái)越多的領(lǐng)域代替了無(wú)縫鋼管。焊接鋼管按焊縫的形式分為直縫焊管和螺旋焊管。
直縫焊管生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，成本低，發(fā)展較快。螺旋焊管的強(qiáng)度一般比直縫焊管高，能用較窄的坯料生產(chǎn)管徑較大的焊管，還可以用同樣寬度的坯料生產(chǎn)管徑不同的焊管。但是與相同長(zhǎng)度的直縫管相比，焊縫長(zhǎng)度增加30~100%，而且生產(chǎn)速度較低。因此，較小口徑的焊管大都采用直縫焊，大口徑焊管則大多采用螺旋焊。
1.低壓流體輸送用焊接鋼管（GB/T3092-1993）也稱(chēng)一般焊管，俗稱(chēng)黑管。是用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖蒸汽等一般較低壓力流體和其他用途的焊接鋼管。鋼管接壁厚分為普通鋼管和加厚鋼管；接管端形式分為不帶螺紋鋼管（光管）和帶螺紋鋼管。鋼管的規(guī)格用公稱(chēng)口徑（mm）表示，公稱(chēng)口徑是內(nèi)徑的近似值。習(xí)慣上常用英寸表示，如11/2 等。低壓流體輸送用焊接鋼管除直接用于輸送流體外，還大量用作低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管的原管。
2.低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管（GB/T3091-1993）也稱(chēng)鍍鋅電焊鋼管，俗稱(chēng)白管。是用于輸送水、煤氣、空氣油及取暖蒸汽、暖水等一般較低壓力流體或其他用途的熱浸鍍鋅焊接（爐焊或電焊）鋼管。鋼管接壁厚分為普通鍍鋅鋼管和加厚鍍鋅鋼管；接管端形式分為不帶螺紋鍍鋅鋼管和帶螺紋鍍鋅鋼管。鋼管的規(guī)格用公稱(chēng)口徑（mm）表示，公稱(chēng)口徑是內(nèi)徑的近似值。習(xí)慣上常用英寸表示，如11/2 等。
3.普通碳素鋼電線(xiàn)套管（GB3640-88）是工業(yè)與民用建筑、安裝機(jī)器設(shè)備等電氣安裝工程中用于保護(hù)電線(xiàn)的鋼管。
4.直縫電焊鋼管（YB242-63）是焊縫與鋼管縱向平行的鋼管。通常分為公制電焊鋼管、電焊薄壁管、變壓器冷卻油管等等。
5.承壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管（SY5036-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，用雙面埋弧焊法焊接，用于承壓流體輸送的螺旋縫鋼管。鋼管承壓能力強(qiáng)，焊接性能好，經(jīng)過(guò)各種嚴(yán)格的科學(xué)檢驗(yàn)和測(cè)試，使用安全可靠。鋼管口徑大，輸送效率高，并可節(jié)約鋪設(shè)管線(xiàn)的投資。主要用于輸送石油、天然氣的管線(xiàn)。
6.承壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管（SY5038-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用高頻搭接焊法焊接的，用于承壓流體輸送的螺旋縫高頻焊鋼管。鋼管承壓能力強(qiáng)，塑性好，便于焊接和加工成型；經(jīng)過(guò)各種嚴(yán)格和科學(xué)檢驗(yàn)和測(cè)試，使用安全可靠，鋼管口徑大，輸送效率高，并可節(jié)省鋪設(shè)管線(xiàn)的投資。主要用于鋪設(shè)輸送石油、天然氣等的管線(xiàn)。
7.一般低壓流體輸送用螺旋縫埋弧焊鋼管（SY5037-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用雙面自動(dòng)埋弧焊或單面焊法制成的用于水、煤氣、空氣和蒸汽等一般低壓流體輸送用埋弧焊鋼管。
8.一般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管（SY5039-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用高頻搭接焊法焊接用于一般低壓流體輸送用螺旋縫高頻焊鋼管。
9．樁用螺旋焊縫鋼管（SY5040-83）是以熱軋鋼帶卷作管坯，經(jīng)常溫螺旋成型，采用雙面埋弧焊接或高頻焊接制成的，用于土木建筑結(jié)構(gòu)、碼頭、橋梁等基礎(chǔ)樁用鋼管。
四、鋼塑復(fù)合管、大口徑涂敷鋼管
鋼塑復(fù)合管以熱浸鍍鋅鋼管作基體，經(jīng)粉末熔融噴涂技術(shù)在內(nèi)壁（需要時(shí)外壁亦可）涂敷塑料而成，性能優(yōu)異。與鍍鋅管相比，具有抗腐蝕、不生銹、不積垢、光滑流暢、清潔無(wú)毒，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)測(cè)試，鋼塑復(fù)合管的使用壽命為鍍鋅管的三倍以上。與塑料管相比，具有機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)。由于基體是鋼管，所以不存在脆化、老化問(wèn)題�？蓮V泛應(yīng)用于自來(lái)水、煤氣、化工產(chǎn)品等流體輸送及取暖工程，是鍍鋅管的升級(jí)換代產(chǎn)品。由于其安裝使用方法與傳統(tǒng)的鍍鋅管基本相同，管件形式也完全相同，而且能代替鋁塑復(fù)合管在大口徑自來(lái)水輸送上發(fā)揮作用，深受用戶(hù)歡迎，已成為管道市場(chǎng)最具競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品之一。
涂敷鋼管是在大口徑螺旋焊管和高頻焊管基礎(chǔ)上涂敷塑料而成，最大管口直徑達(dá)1200mm，可根據(jù)不同的需要涂敷聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、環(huán)氧樹(shù)脂（EPOXY）等各種不同性能的塑料涂層，附著力好，抗腐蝕性強(qiáng)，可耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及其它化學(xué)腐蝕，無(wú)毒、不銹蝕、耐磨、耐沖擊、耐滲透性強(qiáng)，管道表面光滑，不粘附任何物質(zhì)，能降低輸送時(shí)的阻力，提高流量及輸送效率，減少輸送壓力損失。涂層中無(wú)溶劑，無(wú)可滲出物質(zhì)，因而不會(huì)污染所輸送的介質(zhì)，從而保證流體的純潔度和衛(wèi)生性，在-40℃到+80℃范圍，可冷熱循環(huán)交替使用，不老化、不龜裂，因而可以在寒冷地帶等苛刻的環(huán)境下使用。大口徑涂敷鋼管廣泛應(yīng)用于自來(lái)水、天然氣、石油、化工、醫(yī)藥、通訊、電力、海洋等工程領(lǐng)域。
我國(guó)管材及制管工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)管材及制管工業(yè)正處于快速發(fā)展的大好時(shí)期，是朝陽(yáng)工業(yè)。在當(dāng)前的大好形勢(shì)下，我們必須以市場(chǎng)為導(dǎo)向，既看到近期的需求，更要看到遠(yuǎn)期，避免盲目性，把資金、技術(shù)力量用在 " 刀刃上 " ，決不能一哄而上。
我國(guó)的管道工業(yè)在近十年必定處于快速發(fā)展的時(shí)期，這是由以下三個(gè)因素決定的：
1 、我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)將會(huì)繼續(xù)保持快速發(fā)展的勢(shì)頭，這是國(guó)內(nèi)、外絕大多數(shù)經(jīng)濟(jì)專(zhuān)家所預(yù)測(cè)的；
2 、在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的進(jìn)程中，就像所有的發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，我國(guó)必定會(huì)經(jīng)歷一場(chǎng)能源結(jié)構(gòu)的改變，即以煤為主逐步轉(zhuǎn)向以石油、天然氣為主，而后者均是由管道運(yùn)輸?shù)模?
3 、成品油運(yùn)輸方式的轉(zhuǎn)變。我國(guó)早期成品油幾乎全部用火車(chē)運(yùn)輸，除軍用的 " 格拉 " 管線(xiàn)外，成品油管線(xiàn)幾乎為零。從安全考慮及經(jīng)濟(jì)效益的趨動(dòng)，相信未來(lái)十年管道輸送將全部代替火車(chē)運(yùn)送成品油。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家在七十年代已逐步取消火車(chē)運(yùn)送成品油，在這些國(guó)家的油管道中，就長(zhǎng)度而言，成品油管道遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原油管道。
在管道的建設(shè)投資中，鋼管大致可占到 30-40 ％左右，由此看出在管材和制管行業(yè)的投資有可能獲得較高的效益。但由另一方面看，由于人們愈來(lái)愈深的對(duì) HSE 的關(guān)切，所以對(duì)管材和制管的質(zhì)量要求愈來(lái)愈高，亦即對(duì)管道用鋼管的可靠性要求越來(lái)越高。再者由于在一定范圍的提高輸送壓力可節(jié)省投資、降低運(yùn)輸費(fèi)用，所以輸送壓力，尤其對(duì)輸氣管線(xiàn)有逐漸提高的趨勢(shì)，從而對(duì)管材的強(qiáng)度、沖擊韌性等一系列指標(biāo)的要求有所提高。此外由于油氣田逐漸向高寒地區(qū)、海上以及高含硫等資源進(jìn)展，這些也給管道鋼管及管材提出了更高要求。
由此看出，管材和制管行業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。我國(guó)冶金及制管業(yè)為我國(guó)管道工業(yè)的發(fā)展已做出了很大的貢獻(xiàn)，但要充分滿(mǎn)足未來(lái)的要求還需付出更大的努力，本文僅就此做進(jìn)一步闡述。
在我國(guó)未來(lái)管道工業(yè)的發(fā)展中，預(yù)計(jì)天然氣管道所用的鋼管重量約占油、氣管道總鋼管用量的 70 ％以上，故在以下的論述中重點(diǎn)偏重在輸氣管線(xiàn)上。
一、關(guān)于鋼級(jí)
管道介質(zhì)的輸送壓力有逐漸增高的趨勢(shì)，在輸氣管線(xiàn)上尤為明顯。這是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)提高輸送壓力會(huì)增加經(jīng)濟(jì)效益，以輸氣管線(xiàn)為例，在輸量不變的條件下，隨著輸送壓力的提高氣體的密度增加而流速減小，從而使摩阻下降。
在一條輸氣管線(xiàn)的站間距內(nèi)由進(jìn)站到出戰(zhàn)壓力逐漸下降，而流速逐漸增加，隨之摩阻也逐漸增加，故離進(jìn)站口 3 ／ 4 長(zhǎng)度消耗生出站壓差△ p 的一半，而后 1 ／ 4 長(zhǎng)度消耗另一半。輸氣管線(xiàn)與輸油管線(xiàn)最大的差別是由進(jìn)站到出站流速是逐漸增加的，這是介質(zhì)的可壓縮性造成的。而油基本上是不可壓縮的，雖然輸送壓力沿管程逐步下降，但流速是不變的，摩阻也是前后相同的。由此看出對(duì)于輸氣管線(xiàn)壓力的提高可使摩阻下降，而輸送能耗下降。
還應(yīng)指出，輸氣管線(xiàn)的能耗遠(yuǎn)比輸油為大，僅以西氣東輸管線(xiàn)為例，該管線(xiàn)輸送壓力 p ： 10MPa ，輸量為 120 億 m3 ／年，管線(xiàn)長(zhǎng)度為 4000KM ，粗略按經(jīng)驗(yàn)估計(jì)能耗大致為 12 億 m3 ／年，而輸量的。 1/10 作為沿途的能源消耗掉了。
由于對(duì)降低能耗的關(guān)切，輸送壓力有逐步增加的趨勢(shì)。早期我國(guó)四川省的天然氣管線(xiàn)輸送壓力為 2.5MPa ，以后增加到 4MPa ，陜京線(xiàn)提升為 6MPa ，西氣東輸增至 10MPa ，國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家近十氣輸氣管線(xiàn)多選取 12MPa 。
在輸氣管線(xiàn)上壓比亦有逐漸下降的趨勢(shì)。所謂壓比指進(jìn)站壓力與出站壓力之比，壓比減少意味著全線(xiàn)均在較高的壓力下運(yùn)行，這樣也可使能耗減小。早期壓力多為 1.6 ，后來(lái)降至 1.4 ，近年國(guó)外有些輸氣管線(xiàn)取壓比為 1.25 。當(dāng)然，壓比減小，壓縮機(jī)站數(shù)要增加，從而投資會(huì)增加。對(duì)于管徑、壓力、壓比均需進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算和比選。
當(dāng)輸量確定，通過(guò)優(yōu)化確定管徑、壓力、壓比以后，如選取較高壓力而鋼材強(qiáng)度等級(jí)太低，則會(huì)造成壁厚過(guò)大，這給制管、現(xiàn)場(chǎng)焊接以及運(yùn)輸?shù)戎T多環(huán)節(jié)帶來(lái)困難，甚至難以實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)的需求促進(jìn)了鋼材等級(jí)的提高。
API 于 1926 年發(fā)布 APl5L 標(biāo)準(zhǔn)，最初只包括 A25 、 A 、 B 三種鋼級(jí)，最小屈服值分別為 172 、 207 、 251MPa 。
API 于 1947 年發(fā)布 APl5LX 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)中增加了 X42 ， X46 ， X52 三種鋼級(jí)，其最小屈服值分別為 289 、 317 、 358MPa 。
1966 年開(kāi)始，先后發(fā)布了 X56 、 X60 、 X65 、 X70 四種鋼級(jí)，其最小屈服值分別為 386 、 413 、 448 、 482MPa 。
1972 年 API 發(fā)布 U80 、 U100 標(biāo)準(zhǔn)，其最小屈服值分別為 551 、 691Mpa ，以后 API 又將 U80 、 U100 改為 X80 、 X100 。
粗略統(tǒng)計(jì)，全世界 2000 年以前 X70 用量在 40 ％左右， X65 、 X60 均在 30 ％左右徘徊，小口徑成品油管線(xiàn)也有相當(dāng)數(shù)量選用 X52 鋼級(jí)，且多為 ERW 鋼管。
關(guān)于 X80 鋼級(jí)，國(guó)內(nèi)、外議論很多，國(guó)際上曾對(duì) X80 研制已耗巨額投資的鋼鐵巨頭更是積極宣傳 X80 ，甚至 X100 ，但時(shí)至今日 X80 只處于 " 試驗(yàn)段階段，總長(zhǎng)僅 400KM 左右。目前正在建設(shè)中的管線(xiàn)尚無(wú)采用 X80 鋼級(jí)的，計(jì)劃中或正在準(zhǔn)備中興建的管線(xiàn)尚無(wú)下定決心采用 X80 者，對(duì)此筆者曾與國(guó)外多家管道工程公司 ( 負(fù)責(zé)管道設(shè)計(jì) ) 的技術(shù)人員交換過(guò)意見(jiàn)，大家看法基本相同，
大致可歸納如下：
1 、 X80 鋼級(jí)隨著操作壓力的提高及準(zhǔn)備工作的完善將來(lái)必定會(huì)得到發(fā)展；
２ 、當(dāng)前大石油業(yè)主不愿意首先選用 X80 大致出于以下原因：
(1) 某一種新鋼級(jí) ( 包括煉鋼、軋制、制管 ) 由開(kāi)始生產(chǎn)至熟練的生產(chǎn)要有一個(gè)不合格率由高至低的過(guò)程，用同樣的檢驗(yàn)手段其出廠(chǎng)的不合格率也會(huì)有一個(gè)由低至高的過(guò)程，首先采用者要承擔(dān)此風(fēng)險(xiǎn)；
(2) 在現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中，包括預(yù)熱溫度、層間溫度、熱入量等對(duì)新鋼級(jí)要有一個(gè)探索過(guò)程，在此期間不合格率也有一個(gè)由高至低的過(guò)程，首先采用者更多地承擔(dān)此風(fēng)險(xiǎn)；
(3) 采用 X80 后，現(xiàn)場(chǎng)使用的冷彎?rùn)C(jī)、焊絲、環(huán)縫自動(dòng)焊機(jī)、熱彎頭工藝等可能需要改變，重新購(gòu)置或研制，從而增加了工程費(fèi)用；
(4) 采用 X80 后，同樣直徑，當(dāng)操作壓力不夠高的情況下，鋼材強(qiáng)度等級(jí)的提高意味著厚度的減薄，亦即厚度直徑比 (t ／ D) 的減小，這也就意味著管線(xiàn)剛性的降低。從事故分析及風(fēng)險(xiǎn)分析看，管線(xiàn)的第三方破壞通常占破壞原因的 40 ％以上，而管線(xiàn)抵抗第三方破壞能力僅與 t ／ D 比有關(guān)而與強(qiáng)度等級(jí)無(wú)關(guān)。
從我國(guó)國(guó)情看，我國(guó)雖然經(jīng)濟(jì)近十多年迅速發(fā)展，但仍屬發(fā)展中國(guó)家，筆者建議在采用 X80 問(wèn)題上我們不做 " 第一個(gè)吃螃蟹 " 的人，采取 " 韜光養(yǎng)晦 " 的策略，這對(duì)業(yè)主單位有利對(duì)我國(guó)冶金行業(yè)也有利。
我國(guó)冶金行業(yè)在近十余年來(lái)為發(fā)展管道鋼付出了極大的辛勞，取得可喜的業(yè)績(jī)，目前正在全力攻關(guān) X70 寬板 ( 做直縫埋弧焊焊管用 ) 并積極為能穩(wěn)定 X70 熱軋卷板的質(zhì)量做努力，如當(dāng)前決定大量采用 X80 鋼級(jí)，因我國(guó)冶金業(yè)對(duì)此既無(wú)經(jīng)驗(yàn)又無(wú)業(yè)績(jī)而難與國(guó)外冶金行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，筆者對(duì)我國(guó)冶金業(yè)不僅有深厚的感情，也深信我國(guó)冶金業(yè)的能力，但不宜操之過(guò)急，當(dāng)然目前抽出少量的力量對(duì) X80 進(jìn)行探索還是必要的，但必須抓住主要矛盾。
二、關(guān)于金相組織
隨著鋼材等級(jí)的提高，沖擊韌性的增加以及其它一些指標(biāo)如 FATT 的降低等煉鋼工藝及軋制工藝也相應(yīng)的有所變化，最終金相組織形態(tài)也跟著變化，這是很自然的。然而作為業(yè)主單位 ( 買(mǎi)方 ) 有無(wú)必要在定貨技術(shù)條款上對(duì)金相組織提出確定的要求，諸多管道專(zhuān)家有不同的看法。
管線(xiàn)鋼按金相組織形態(tài)分類(lèi)至今大致有以下四種：
1 、鐵素體一珠光體鋼：簡(jiǎn)稱(chēng)為 FP(Ferrite-Pearlite) ，基本成份為 C 、 Mn ，有時(shí)加少量 Nb 、 V ，一般 C 成份為 0.10-0.25 ％， Mn 成份為 1.30-1.70 ％，軋制工藝采用熱軋及正火。X52 及以下各鋼級(jí)均采用此種工藝，我國(guó)早期所建的管線(xiàn)，如四川的管線(xiàn)， " 東八三 " 所建的管線(xiàn)均屬此種鋼，當(dāng)時(shí)一部分國(guó)內(nèi)生產(chǎn)， " 東八三 " 所用的管道鋼基本上是國(guó)外進(jìn)口的。當(dāng)采用更高鋼級(jí)時(shí)，為提高強(qiáng)度需增 C ，但 C 增加使可焊性下降、 FATT 上升，故必須另找出路。
2 、少珠光體鋼，這種鋼通常將珠光體控制在 15 ％以下，從化學(xué)成份上分有以下三種：
(1)Mn-Nb 鋼
(2)Mn-V 鋼
(3)Mn-V-Nb 鋼
C 成份一般控制在 0 ． 1 ％以下，軋制工藝采用控軋，以上又稱(chēng)為 " 微合金控軋鋼 " ，鋼級(jí)中 X56 、 X60 、 X65 、 X70 鋼可采用這種鋼。
3 、針狀鐵素體鋼 (Accicular Ferrite) 這種鋼主要化學(xué)成份為 C 、 Mn 、 Nb 、 Mo ，采用控軋工藝，這種鋼相對(duì)于前者包辛格效應(yīng)小且減少偏析，多用于 X65 、 X70 鋼級(jí)，根據(jù)報(bào)導(dǎo)國(guó)外有少量 X80 鋼試制時(shí)也采用這種鋼，其缺點(diǎn)為由于加 Mo 而 Mo 。的價(jià)格較貴，故成本偏高。
4 、超低炭貝氏體鋼 (U1tra Low Carbon Bainite) 這種鋼主要化學(xué)成分為 Mn 、 Nb 、 Mo 、 B 、 Ti ，采用控軋、控冷工藝，通常 C 含量小于 0.03 ％，這是最新一代產(chǎn)品，其特點(diǎn)為不僅強(qiáng)度高且沖擊韌性高、可焊性好、 FATT 值低，從發(fā)展看將來(lái) X70 以及以后可能會(huì)較多采用的 X80 均會(huì)應(yīng)用這種鋼。由以上論述看出，對(duì)于 X70 ，少珠光體鋼、針狀鐵素體鋼、超低炭貝氏體鋼均可采用。筆者意見(jiàn)對(duì)于某一種鋼級(jí)而言，只要能滿(mǎn)足業(yè)主單位所提出的管材的機(jī)械物理性能即可，不必限制冶金單位必須采用何種工藝。各冶金廠(chǎng)條件差別很大，各自有其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)， " 條條大路通羅馬 " ，對(duì) X70 限制必須采用針狀鐵素體似無(wú)必要。筆者與許多國(guó)外管道設(shè)計(jì)專(zhuān)家交換意見(jiàn)，大家看法是一致的。
三、關(guān)于管型
目前在油氣管道上常用的管型有螺旋埋弧焊管 (SSAW) 、直縫埋弧焊管 (LSAW) 、電阻焊管 (ERW) ，當(dāng)直徑較小時(shí) ( 如直徑為 152mm 或更小 ) 則選用無(wú)縫鋼管。
我國(guó)早期由前蘇聯(lián)引進(jìn)螺旋埋弧焊管技術(shù)，隨著管道工業(yè)發(fā)展，在六十年末至七十年代我國(guó)的螺旋管廠(chǎng)迅速發(fā)展，至今大型螺旋鋼管廠(chǎng)有五、六家，加上中小型及民營(yíng)螺旋管廠(chǎng)總計(jì)有數(shù)十家。我國(guó)原油管線(xiàn)幾乎全部采用螺旋鋼管，氣管線(xiàn)，如 " 西氣東輸 " 管線(xiàn)，一類(lèi)地區(qū)選用螺旋鋼管。
國(guó)外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家由七十年代末、八十年代初開(kāi)始，用直縫埋弧焊管逐漸取代螺旋鋼管，至今絕大多數(shù)八十年代到目前新投產(chǎn)的氣管線(xiàn)幾乎均采用直縫埋弧焊管。
螺旋鋼管具有產(chǎn)生缺陷的概率高、內(nèi)應(yīng)力大、尺寸精度差等缺點(diǎn)，這是其被淘汰的主要原因 [1] 。螺旋焊管面臨著兩種命運(yùn)，一為淘汰，二為改造。
據(jù)了解，歐洲及加拿大有著螺旋鋼管廠(chǎng)改造非常成功的范例，主要方法有卷板兩側(cè) ( 約 50mm 寬度范圍內(nèi) ) 進(jìn)行超聲波探傷、同時(shí)兩側(cè)用銑邊機(jī)加工出坡口，壓邊以及預(yù)精焊分開(kāi)等等。我國(guó)管道專(zhuān)家黃志潛等曾多次就螺旋管改造問(wèn)題赴國(guó)外考察，并做出詳盡、精辟的論述，建議國(guó)內(nèi)各螺旋管廠(chǎng)參照進(jìn)行改造 [2] 。
上個(gè)世紀(jì) (2000 年以前 ) 我國(guó)所建的長(zhǎng)輸管道絕大多數(shù)采用螺旋焊管，在筆者任中國(guó)石油天然氣管道局總工程師的十五年間曾處理過(guò)大量的事故，其中相當(dāng)大的部分為螺旋焊縫開(kāi)裂。
前蘇聯(lián)曾大量采用螺旋埋弧焊管，據(jù)有關(guān)方面材料，前蘇聯(lián)管道事故率遠(yuǎn)高于歐美，且鋼管缺陷造成事故的比例也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐美，蘇聯(lián)解體前數(shù)年曾由日本大量進(jìn)口直縫埋弧焊管并建成若干直縫埋弧焊管工廠(chǎng)，但由資料上看有些是雙焊縫的 [3][4] 。
2002 年筆者及一些國(guó)內(nèi)專(zhuān)家與俄國(guó) gasprom 專(zhuān)家閑談時(shí)，他們意見(jiàn)，如現(xiàn)有的螺旋管質(zhì)量不提高，輸氣管線(xiàn)應(yīng)采用直縫埋弧焊管。
筆者建議，我們應(yīng)采取 " 兩條腿走路 " 的方針，一是積極改造現(xiàn)有螺旋管廠(chǎng)，筆者相信，現(xiàn)有螺旋管經(jīng)認(rèn)真改造后，不僅原油管線(xiàn)可大量采用，輸氣管線(xiàn)部分地區(qū)也可采用，這仍是大有前途的；二是大力發(fā)展我國(guó)直縫埋弧焊管制管業(yè)，采取 UOE 或 JCOE 均可。
ERW 鋼管具有內(nèi)外表面光潔、尺寸精度好、價(jià)格相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，目前在國(guó)內(nèi)、外已廣泛采用。早期國(guó)產(chǎn) ERW 鋼管曾先后出現(xiàn)過(guò)兩次較大事故，均因熱處理偏離焊縫造成的，但這種事故是可以完全避免的。今后成品油管線(xiàn)相信會(huì)大量采用 ERW 鋼管 [5] 。
四、關(guān)于鋼管的韌性指標(biāo) [6] [7] [8]
鋼管的韌性指標(biāo)是與鋼管的強(qiáng)度的指標(biāo)一樣，都是最重要的機(jī)械物理性能指標(biāo)，韌性指標(biāo)一般從三個(gè)方面提出要求。
1 、 FATT 指標(biāo)
FATT 是 Fracture Appearance Transition Temperature 的簡(jiǎn)稱(chēng)，通常譯為 " 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 " 。 FATT 可分為三種：一種以 DWTT 試驗(yàn)為依據(jù)，用其剪切面積 (ShearArea) 為 80 ％或 85 ％所對(duì)應(yīng)溫度為轉(zhuǎn)變溫度，這種方法應(yīng)用的最多，且剪切面積多取 80 ％，另一種以夏比試驗(yàn)為依據(jù)，第三種以爆破試驗(yàn)為依據(jù)。
提出 FATT 要求是保證管線(xiàn)不發(fā)生脆性斷裂，通常取 FATT 值為設(shè)計(jì)的管線(xiàn)可能產(chǎn)生的最低溫度再減 10 ℃。
世界管道史上最早也是最嚴(yán)重的一次脆性斷裂事故發(fā)生在 1960 年，在美國(guó) Trans-Western 管線(xiàn)上進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生的，該管線(xiàn)直徑 30 英寸 (762mm) ，壁厚 0 ． 375 英寸 (9 ． 5mm) ，鋼級(jí)為 X56 ，破壞時(shí)環(huán)向應(yīng)力僅為 0 ． 63(SMYS) ，斷裂總長(zhǎng) 13 ． 36km 。爆破時(shí)飛出 19 塊碎片，取出兩塊做夏比沖擊試驗(yàn)，其剪切面積僅為 10 ％和 40 ％。此事故以后引起全世界的關(guān)注，并促進(jìn)了斷裂力學(xué)及斷裂動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。
1974 年冬季，大慶至鐵嶺復(fù)線(xiàn)嫩江穿越段在陸上進(jìn)行氣壓試驗(yàn)時(shí)發(fā)生脆性斷裂，事故后筆者趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行事故調(diào)查和處理。該管線(xiàn)直徑 720mm ， X52 鋼級(jí)試壓至大約 4 ． 5Mpa 爆破，穿越段全長(zhǎng)近 2km 全部脆斷，有些碎塊飛出近百米以外。筆者仔細(xì)的觀察了多數(shù)斷口，其剪切面積大致在 5-15 ％范圍內(nèi)。該管線(xiàn)因采用熱輸，故鋼材定貨時(shí)未提出 FATT 要求，因趕進(jìn)度，施工隊(duì)伍在未經(jīng)討論的情況下，決定冬季氣壓試驗(yàn)以致造成事故 [9] 。
由以上看出，無(wú)論對(duì)輸氣管線(xiàn)還是輸油管線(xiàn)都必須按規(guī)定提出 FATT 要求，以避免脆性斷裂。
2 、起裂韌性指標(biāo)
鋼管中的缺陷長(zhǎng)度 2a( 或當(dāng)量裂紋長(zhǎng)度 ) 由于疲勞裂紋擴(kuò)展、腐蝕裂紋擴(kuò)展等諸多原因，會(huì)逐漸增長(zhǎng)，當(dāng) 2a 增長(zhǎng)至臨界裂紋長(zhǎng)度 2ac 時(shí)，則發(fā)生 " 質(zhì)變 " ，由穩(wěn)定裂紋增長(zhǎng)變成失穩(wěn)擴(kuò)展。以上 a 代表鋼管中缺陷或當(dāng)量缺陷長(zhǎng)度的一半， ac 為臨界裂紋長(zhǎng)度的一半。
ac 的數(shù)值與鋼管的韌性有關(guān)，沖擊韌性越高， ac 值越大，所以沖擊韌性也是材料對(duì)缺陷的 " 容忍程度 " 或 " 容忍能力 " 的一個(gè)指標(biāo)。
管道工作者要求在管線(xiàn)整個(gè)服役期限內(nèi) ( 或管線(xiàn)整個(gè)壽命期內(nèi) )2a 達(dá)不到 2ac ，這樣管線(xiàn)就不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)擴(kuò)展，而穩(wěn)定擴(kuò)展只要達(dá)不到失穩(wěn)擴(kuò)展則是無(wú)害的，而且穩(wěn)定擴(kuò)展也是必定會(huì)產(chǎn)生的。 隨著管線(xiàn)工作條件的不同，穩(wěn)定擴(kuò)展的速度也是不一樣的，故起裂韌性指標(biāo)也不盡相同。
3 、關(guān)于失穩(wěn)擴(kuò)展的止裂 [8]
我們要盡一切努力使管線(xiàn)不發(fā)生起裂，但有時(shí)起裂是難以完全避免的，這樣我們還必須退一步打算，即一旦發(fā)生起裂，由穩(wěn)定擴(kuò)展轉(zhuǎn)變?yōu)槭Х�(wěn)擴(kuò)展時(shí)，失穩(wěn)擴(kuò)展必須得到止裂。
由于管道工作者提出明確的 FATT 要求以及冶金工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，除早期發(fā)生過(guò)脆性斷裂擴(kuò)展事故外，近幾十年所發(fā)生的失穩(wěn)擴(kuò)展均系延性擴(kuò)展。
在世界管道史上第一次延性失穩(wěn)擴(kuò)展發(fā)生在六十年代末期，管徑 36 英寸，鋼級(jí)為 X65 ，斷裂長(zhǎng)度接近 1000 英尺 (304 ． 8m) 。以后，直徑在 12-36 英寸范圍內(nèi)，鋼級(jí) X60 、 X65 、 X70 均發(fā)生過(guò)這種破裂。近二十余年關(guān)于管道斷裂的研究工作主要集中在延性斷裂的止裂上，而且取得可喜的成就。目前在美國(guó)、英國(guó)、日本等地均有研究小組及試驗(yàn)場(chǎng)地，諸多的研究成果比較接近。
筆者在九十年代初曾與冶金專(zhuān)家肖季美教授等共同研究、探討，在各種方法中我們推薦采用 Battele 方法， 2001 年 Battele 幾位專(zhuān)家訪(fǎng)華時(shí)曾詳細(xì)介紹了他們的理論與試驗(yàn)一致性的事實(shí)。在這方面我國(guó)及國(guó)外已有數(shù)百篇論述，詳細(xì)計(jì)算請(qǐng)參考文獻(xiàn) [8] 。
以上僅供廣大讀者參考，不妥之處還望讀者指正。
(2003 年 6 月 )
參考文獻(xiàn)
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我國(guó)油井管需求量、生產(chǎn)能力及價(jià)格綜合分析
李欣，張毅，張汝忻
摘要:結(jié)合油井管?chē)?guó)產(chǎn)化的發(fā)展，綜合論述了我國(guó)油井管的需求量、生產(chǎn)能力以及價(jià)格水平。分析結(jié)果表明，我國(guó)油井管的生產(chǎn)能力已達(dá)80萬(wàn)t，具備了生產(chǎn)符合API標(biāo)準(zhǔn)的多種鋼級(jí)、規(guī)格鋼管的能力。無(wú)論是規(guī)格、品種、質(zhì)量或數(shù)量均已趕上或接近國(guó)外油井管產(chǎn)品的水平。國(guó)產(chǎn)油井管的價(jià)格，比進(jìn)口油井管價(jià)格低15％～93％。
關(guān)鍵詞：油井管；需求量；生產(chǎn)能力；價(jià)格
中圖分類(lèi)號(hào)：F407.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
文章編號(hào)：1001－2311（2000）01－00010－05
Comprehensive Analysis Concerning Domestic Demand,Production Capacity and Pricing of Oil Well Pipes
LI Xin , ZHANG Yi, ZHANG Ru－xin
(Steel Tube Branch Company, Baosteel Group Corporation, Shanghai 201900,China)
Abstract: Addressing the development of oil well pipe production towards Full－ China－Made product level, a comprehensive discussion is made, covering demand, production capacity and price level of oil well pipes in the country. The conclusion is that domestic production capacity of oil well pipes has been up to 800,000 t and steel tubes with a large range of steel grades and sizes can be produced as per relevant API specifications, and home－ made oil well tubular products have been equal to or close to those made overseas in terms of sizes, category, quality and quantity, and that average price of home－ made oil well pipes is 15％ － 93％ lower than that of imported oil well pipes.
Key words: Oil well pipes; Demand; Production capacity; Price
油井管包括油管、套管、鉆桿及其附件。在石油工業(yè)用鋼總量中，油井管約占40％[1]，它在我國(guó)石油工業(yè)中起著重要作用。油井管的生產(chǎn)在我國(guó)鋼鐵工業(yè)中雖起步較晚，但由于其在石油工業(yè)中的地位以及在鋼管產(chǎn)品中的附加值高，不斷引起鋼鐵產(chǎn)品制造業(yè)的重視。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)也由過(guò)去的3家擴(kuò)展到現(xiàn)在的寶鋼鋼管分公司、天津鋼管公司、攀鋼集團(tuán)成都無(wú)縫鋼管有限責(zé)任公司、鞍鋼無(wú)縫鋼管廠(chǎng)、包鋼無(wú)縫鋼管廠(chǎng)、寶雞石油鋼管廠(chǎng)、山西機(jī)床廠(chǎng)、風(fēng)雷機(jī)械廠(chǎng)、中原特殊鋼廠(chǎng)、揚(yáng)州大杰士石油鉆具公司、渤海能克鉆桿有限公司以及其他企業(yè)。在品種、規(guī)格、質(zhì)量和科研開(kāi)發(fā)方面，也在不斷縮小與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的差距。本文通過(guò)具體分析，詳細(xì)闡述了我國(guó)油井管的需求量、生產(chǎn)能力及價(jià)格狀況，為人們?cè)跊Q策分析時(shí)參考。
1 我國(guó)油井管的需求量分析
油井管的消耗量可按每年鉆井進(jìn)尺推算。根據(jù)我國(guó)的具體情況，大體上每鉆進(jìn)1m需消耗油井管55～62kg，其中套管38～42kg，占68.74％～69.10％；油管14.5～16.5kg，占2340％～26.61％；鉆桿2.5～30kg，占4％～4.84％；鉆鋌0.5kg，占0.81％[1]。表1列出了我國(guó)近10年來(lái)油井管的需求量[1]。從表1中可以看出，根據(jù)10年來(lái)需求量比較穩(wěn)定的趨勢(shì)，可以知道我國(guó)油井管年需求量一般在88萬(wàn)t左右。由此可以推算每年需套管約62萬(wàn)t以上，油管23萬(wàn)t左右，鉆桿及鉆鋌3萬(wàn)t左右。
表1 近10年我國(guó)油井管的需求量/萬(wàn)t
項(xiàng)目 年度
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
需求量 80.78 88.10 89.44 86.87 94.41 94.16 84.90 86.27 81.60 82.84 93.00 87.10
1998年全國(guó)進(jìn)口石油鋼管審定工作會(huì)議傳來(lái)信息[2]，1998年度我國(guó)石油鋼管預(yù)計(jì)消耗85萬(wàn)t左右，國(guó)內(nèi)準(zhǔn)備訂購(gòu)55～60萬(wàn)t，進(jìn)口31萬(wàn)t以上（見(jiàn)表2）。
表2 1998年我國(guó)石油管進(jìn)口量匯總[2]
管種 J55 K55 N80 P110 T75 高抗硫 特殊鋼級(jí) 特殊扣 合計(jì)
油管/t 55680 18834.5 1153 3936 79603.50
量比% 69.95 23.66 1.45 4.95
套管/t 76263.7 1320 62858.4 81024.4 253.2 7100 3749.5 232569.20
量比% 32.79 0.57 27.03 34.84 0.11 3.05 1.61
鉆桿/t 5506.78
其他/t 371.00
合計(jì)/t 131943.7 1320 81692.9 82177.4 253.2 7100 3936 3749.5 318050.50
總量比% 41.49 0.42 25.69 25.84 0.08 2.23 1.24 1.81
從地域上來(lái)看，油井管的需求已不再集中于我國(guó)東部地區(qū)。從國(guó)內(nèi)油氣田開(kāi)發(fā)的趨勢(shì)看，目前開(kāi)發(fā)區(qū)域已從大慶、遼河、勝利等東部油田向四川、新疆等西部油田發(fā)展，形成“穩(wěn)定東部、發(fā)展西部”的戰(zhàn)略格局，此外還將從陸地向?yàn)┩�、淺海發(fā)展。加之鉆井深度越來(lái)越深，鉆井工作狀況日趨復(fù)雜，對(duì)油井管的要求必然越來(lái)越高。目前不僅N80鋼級(jí)或強(qiáng)度更高的油套管需求量增加，而且耐H2S、CO2腐蝕鋼級(jí)的油套管需求量也在增加。表3列出了我國(guó)主要石油公司油井管大約的需求量。
表3 近10年我國(guó)主要石油公司油井管的需求量/萬(wàn)t項(xiàng)目 石油天然氣總公司 海洋石油公司 新星石油公司
油管 22～24 1.0～1.5 ≈1
套管 58～60 2.0～4.0 2～3
鉆桿 1.5～1.7 0.3～0.5 ≈0.3
合計(jì) 80.5～85.7 3.3～6.0 3.3～4.3
需要說(shuō)明的是，我國(guó)60～70年代開(kāi)發(fā)的油氣田（四川油田除外），主要是井深1200～3000m的淺井和中深井，對(duì)油井管的連接強(qiáng)度、密封性能（鋼級(jí)、螺紋）的要求還處于較低的水平。進(jìn)入80年代以后，超過(guò)3000m的中深井、深井增多，尤其是新疆、四川等地相繼鉆探出5000m以上的深井、超深井，以及在遼河、新疆、河南、勝利等油田進(jìn)行的稠油熱采（350℃的過(guò)熱蒸汽），在滇黔桂、塔里木、塔西南、四川、中原等油田開(kāi)采的高壓油氣井（井口壓力超過(guò)70MPa），四川、華北、長(zhǎng)慶的高含硫重腐蝕井和東部油田越來(lái)越多的水平井、定向井、開(kāi)窗側(cè)鉆井等等，使油井管的服役條件更加苛刻、更加復(fù)雜，對(duì)油井管的選材也提出了越來(lái)越高的要求。表4列出了現(xiàn)階段我國(guó)油田對(duì)油井管材料的需求狀況。
表4 現(xiàn)階段我國(guó)油田對(duì)油井管材料的需求狀況項(xiàng)目 J鋼級(jí) N鋼級(jí) P鋼級(jí) 高抗硫 高抗擠 鉆桿
油管/萬(wàn)t 8～10 14～16 1 0.5 E G S
套管/萬(wàn)t 20～25 34～35 8～9 1 0.1 0.3 1.5 0.5～0.9
合計(jì)/萬(wàn)t 28～35 48～51 8～10 1.5 0.1 2.3～2.7
所占比例% 32.71～35.86 52.54～56.05 9.34～10.25 1.54～1.75 0.10～0.12 11～13 56～65 22～33
至于螺紋扣型，目前我國(guó)各油田每年約使用1～2萬(wàn)t左右的特殊螺紋油套管，占油套管總用量的2％～3％，用以滿(mǎn)足不同條件下油氣井的服役條件。
2 我國(guó)石油管的生產(chǎn)能力
我國(guó)早年生產(chǎn)油井管的主要企業(yè)有以下幾個(gè)廠(chǎng)家：鞍鋼、成都無(wú)縫鋼管廠(chǎng)（現(xiàn)為攀鋼集團(tuán)成都無(wú)縫鋼管有限責(zé)任公司）、包鋼以及上鋼一廠(chǎng)等。無(wú)論是在品種數(shù)量還是質(zhì)量上，那時(shí)的產(chǎn)品還處于較低水平。80年代中期至90年代以后，我國(guó)相繼引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，建立了寶鋼鋼管廠(chǎng)（現(xiàn)為上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司）、天津鋼管公司、寶雞石油鋼管廠(chǎng)以及渤海能克鉆桿有限公司、揚(yáng)州大杰士石油鉆具公司等油井管生產(chǎn)企業(yè)，同時(shí)對(duì)一批老企業(yè)進(jìn)行了技術(shù)改造，使油井管的國(guó)產(chǎn)化率由80年代中期的5.26％上升到目前的60％以上。表5列出了我國(guó)近10年來(lái)油井管的生產(chǎn)情況[2]。
表5 我國(guó)近10年油井管的生產(chǎn)情況項(xiàng)目 年度
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
生產(chǎn)量／萬(wàn) 4.245 8.872 9.45 13.74 13.67 17.92 15.58 17.05 27.04 43.17 55.00 66.60
自治率％ 5.26 10.07 10.57 15.82 14.48 19.03 18.35 19.76 33.14 52.11 59.14 76.46
1998年我國(guó)油井管各主要生產(chǎn)廠(chǎng)家實(shí)際產(chǎn)量在66.60萬(wàn)t左右（含油田系統(tǒng)生產(chǎn)的油井管，見(jiàn)圖1）。
圖1 1998年油井管各主要生產(chǎn)廠(chǎng)家預(yù)計(jì)產(chǎn)量
1998年產(chǎn)量是在油田訂購(gòu)情況下的統(tǒng)計(jì)值。實(shí)際的生產(chǎn)能力遠(yuǎn)不止于此，從各生產(chǎn)廠(chǎng)自己報(bào)出的能力統(tǒng)計(jì)：上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司27萬(wàn)t、天津鋼管公司30萬(wàn)t、攀鋼集團(tuán)成都無(wú)縫鋼管有限責(zé)任公司8～10萬(wàn)t、包鋼4.5萬(wàn)t、寶雞8～10萬(wàn)t、鞍鋼3萬(wàn)t、油田系統(tǒng)4萬(wàn)t、渤海及大杰士2.3萬(wàn)t，其他約2萬(wàn)t，總共達(dá)90萬(wàn)t。
就規(guī)格、品種而言，隨著技術(shù)水平的不斷提高，不僅使我國(guó)原有的低鋼級(jí)油井管產(chǎn)品（如J55、K55、N80等油套管）生產(chǎn)工藝更加成熟、質(zhì)量和性能更加穩(wěn)定，也使我國(guó)各油井管生產(chǎn)廠(chǎng)具備了生產(chǎn)API標(biāo)準(zhǔn)中多種規(guī)格和更高鋼級(jí)產(chǎn)品的能力。眾所周知，API標(biāo)準(zhǔn)是世界上大多數(shù)國(guó)家在油井管生產(chǎn)、銷(xiāo)售、檢驗(yàn)與采購(gòu)中普遍使用的標(biāo)準(zhǔn)。迄今為止，上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司、天津鋼管公司、攀鋼集團(tuán)成都無(wú)縫鋼管有限責(zé)任公司、寶雞石油鋼管廠(chǎng)、渤海能克鉆桿有限公司和揚(yáng)州大杰士鉆具公司均已通過(guò)API認(rèn)證和ISO9000體系認(rèn)證，取得了API會(huì)標(biāo)使用權(quán)。
成熟的生產(chǎn)工藝和嚴(yán)格完善的質(zhì)量管理使我國(guó)油套管產(chǎn)品的螺紋質(zhì)量、連接強(qiáng)度、密封性能、射孔性能以及鉆桿摩擦對(duì)焊區(qū)的綜合機(jī)械性能、沖擊韌性、內(nèi)加厚過(guò)渡帶形狀等都已達(dá)到或超過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可滿(mǎn)足用戶(hù)提出的補(bǔ)充技術(shù)條件。上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司和天津鋼管公司出口的油套管產(chǎn)品在國(guó)外亦有很高的聲譽(yù)。寶鋼鋼管分公司1997年出口美國(guó)的Φ114.3mm×8.56mmIEUG105鉆桿，不僅經(jīng)過(guò)了美國(guó)TUBERSCOBE檢驗(yàn)公司的嚴(yán)格審查與檢驗(yàn)，而且在美國(guó)得克薩斯順利鉆探5019.16m。鉆井操作人員的報(bào)告表明：這批鉆桿按預(yù)期目標(biāo)完成了鉆井工作，未發(fā)生任何問(wèn)題，得到美國(guó)用戶(hù)的高度評(píng)價(jià)。1998年上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司專(zhuān)為新星石油公司鉆探6000m井深生產(chǎn)了Φ127mm×9.19mmIEUS135超深井鉆桿，經(jīng)中國(guó)石油天然氣總公司石油管材研究中心派員駐廠(chǎng)檢驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)API標(biāo)準(zhǔn)和油田的補(bǔ)充技術(shù)條件，該批鉆桿已在新疆塔里木投入使用，并成功地打完2口深井水平井。
為滿(mǎn)足油田的特殊要求，我國(guó)各油井管生產(chǎn)廠(chǎng)家也在不斷開(kāi)發(fā)非API標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。如在螺紋扣型上，寶鋼和成都均已開(kāi)發(fā)出滿(mǎn)足油氣井使用的特殊扣和半特殊扣；在品種上，有寶鋼鋼管分公司的高抗硫油管BG－65S和BG－80SS、高密封油管、隔熱油管、BG－80T高抗擠套管以及高抗扭矩工具接頭，天津鋼管公司也開(kāi)發(fā)出TP－65T、TP－80T、TP－110T和TP－110TT高抗擠套管等。并在不斷擴(kuò)大這些非API標(biāo)準(zhǔn)油井管品種的開(kāi)發(fā)，形成具有中國(guó)特色、滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外油氣田使用要求的油井管系列。
為了更好地說(shuō)明我國(guó)油井管的生產(chǎn)現(xiàn)狀，我們將1998年度石油鋼管審定工作會(huì)議的進(jìn)口石油鋼管的規(guī)格、品種情況與國(guó)內(nèi)石油鋼管生產(chǎn)的能力作一比較（見(jiàn)表6）。從表6中可以看出，目前，國(guó)內(nèi)各油井管生產(chǎn)廠(chǎng)家已具備了生產(chǎn)絕大部分進(jìn)口油井管產(chǎn)品所必須的成熟生產(chǎn)工藝。
表6 進(jìn)口油井管規(guī)格、品種與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)能力比較管種 外徑／mm 鋼級(jí) 端部形式 國(guó)內(nèi)具備生產(chǎn)能力的廠(chǎng)家 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀
油管 60.33 J55～P110 NU、EU 寶鋼 成熟
73.30 J55～P110 NU、EU 寶鋼 成熟
88.90 J55～P110 NU、EU 寶鋼 成熟
101.6 J55～P110 NU、EU 寶鋼 成熟
114.3 J55～P110 NU、EU 寶鋼 成熟
套管 101.60 J55～P110 CSG、LCSG 寶鋼 成熟
114.30 J55～P110 CSG、LCSG 寶鋼 成熟
127.00 J55～P110 CSG、LCSG 寶鋼 成熟
139.70 J55～P110 CSG、LCSG 天津、成都、寶鋼、寶雞 成熟
177.80 J55～P110 CSG、LCSG 天津、成都、寶鋼、寶雞 成熟
219.00 J55～P110 CSG、LCSG 天津、成都、寶雞 成熟
244.50 J55～P110 CSG、LCSG 天津、成都、寶雞 成熟
273.00 J55～P110 CSG、LCSG 天津、成都、包鋼、寶雞 成熟
339.00 J55～P110 CSG、LCSG 包鋼、成都、寶雞 成熟
鉆桿 60.30 E75～S135 IU、EU 寶鋼 成熟
73.00 E75～S135 IU、EU 寶鋼 成熟
88.90 E75～S135 EU、IEU 寶鋼 成熟
114.30 E75～S135 EU、IEU 寶鋼、能克、大杰士 成熟
127.00 E75～S135 EU、IEU 寶鋼、能克、大杰士 成熟
注：未取得API會(huì)標(biāo)使用權(quán)的生產(chǎn)廠(chǎng)未列入表中。
3 我國(guó)石油管的價(jià)格
我國(guó)現(xiàn)有油井管價(jià)格主要是以指導(dǎo)價(jià)為主，各生產(chǎn)廠(chǎng)家依據(jù)自身生產(chǎn)成本、效率以及市場(chǎng)資源狀況，在指導(dǎo)價(jià)的基礎(chǔ)上上下浮動(dòng)。應(yīng)該說(shuō)這對(duì)避免油井管商品市場(chǎng)的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，哄抬價(jià)格或盲目殺價(jià)起到了一定的積極作用。
建立在優(yōu)良品質(zhì)和性能上的國(guó)產(chǎn)油井管產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)近10年的市場(chǎng)運(yùn)作，形成了比較穩(wěn)定的、能充分反映油井管商品本身價(jià)值的價(jià)格，并逐步被國(guó)內(nèi)外石油行業(yè)的用戶(hù)認(rèn)識(shí)和認(rèn)可。更重要的是，在國(guó)家的正確決策下，經(jīng)過(guò)鋼鐵和石油系統(tǒng)廣大工程技術(shù)人員的共同努力，我國(guó)的油井管產(chǎn)品從無(wú)到有、從低質(zhì)量到高品質(zhì)，逐步填補(bǔ)了我國(guó)油井管產(chǎn)品的空白，為國(guó)家節(jié)約了大量外匯。表7列出了1998年度進(jìn)口油井管和國(guó)產(chǎn)油井管的價(jià)格比較，從中可以看出，進(jìn)口油井管和國(guó)產(chǎn)油井管價(jià)格的差距還比較明顯，其中油管的價(jià)格差10％～19％，套管的價(jià)差8％～27％，鉆桿的綜合價(jià)差高達(dá)92.70％。使用國(guó)產(chǎn)油井管每噸可節(jié)約1400～12500元人民幣不等，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。
表7 進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)油井管的價(jià)格比較管種 進(jìn)口平均價(jià)格／元.t-1 國(guó)產(chǎn)平均價(jià)格／元.t-1 價(jià)差／元.t-1 價(jià)差率%
油管 8662 7250 1412 19.48
套管 6755 5300 1455 27.45
鉆桿 26014 13500 12514 92.70
當(dāng)然還應(yīng)該看到，一方面國(guó)內(nèi)許多油井管生產(chǎn)廠(chǎng)家在等米下鍋，另一方面許多油田還在批量進(jìn)口大部分我國(guó)能夠生產(chǎn)的油井管產(chǎn)品。例如，1998年某油田僅進(jìn)口J55Φ139.7mm×6.20mm和Φ139.7mm×7.72mm套管就多達(dá)8000t，還有油田從美國(guó)GRANT公司印度工廠(chǎng)進(jìn)口每噸3300美元的Φ127mm×9.19mmIEU鉆桿，到貨后約1/4左右不合格。我們的很多油田對(duì)國(guó)產(chǎn)油井管品種、質(zhì)量的認(rèn)識(shí)至今還停留在五年甚至十年前的水平上�？磥�(lái)油井管的國(guó)產(chǎn)化不僅僅是生產(chǎn)廠(chǎng)家的事，也不能只是停留在口頭上，還應(yīng)在認(rèn)識(shí)、觀念、行動(dòng)上加以努力，可謂任重道遠(yuǎn)。
4 結(jié)論
�。�1）從近10年來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，我國(guó)油井管的需求量一般在80～90萬(wàn)t左右。同時(shí)使用地也不再集中于我國(guó)東部地區(qū)，開(kāi)發(fā)區(qū)域已向西部油田、灘涂及淺海發(fā)展，井深也由原來(lái)的1200～3000m的淺井、中深井向超過(guò)4500m的深井、超深井發(fā)展。目前油井管使用中，國(guó)產(chǎn)油井管的比重在70％左右。
�。�2）經(jīng)過(guò)10幾年的努力，我國(guó)油井管的生產(chǎn)從無(wú)到有、從低價(jià)位到高價(jià)位，填補(bǔ)了國(guó)產(chǎn)油井管產(chǎn)品的空白，生產(chǎn)能力亦由原來(lái)的年產(chǎn)不足5萬(wàn)t上升到目前的80萬(wàn)t以上。并具備了生產(chǎn)API標(biāo)準(zhǔn)各種規(guī)格、鋼級(jí)的能力。無(wú)論是規(guī)格、品種、質(zhì)量或數(shù)量都已趕上或接近國(guó)外油井管產(chǎn)品的水平。
�。�3）國(guó)產(chǎn)油井管的價(jià)格，比進(jìn)口油井管價(jià)格綜合低15％～93％。油井管?chē)?guó)產(chǎn)化率的不斷提高，為國(guó)家節(jié)約了大量外匯，并不斷得到油田的認(rèn)識(shí)和認(rèn)可。油田若全面使用國(guó)產(chǎn)油套管，每噸可節(jié)約人民幣600～1400元左右，若使用國(guó)產(chǎn)鉆桿，每噸可節(jié)約人民幣12500元左右。
作者簡(jiǎn)介：李欣（1963－），男，上海人，工程師，主要從事鋼管市場(chǎng)、用戶(hù)研究及技術(shù)服務(wù)工作。
作者單位：李欣（上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司，上海 201900）
張毅（上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司，上海 201900）
張汝忻（上海寶鋼集團(tuán)公司鋼管分公司，上海 201900）
我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的現(xiàn)狀、問(wèn)題、對(duì)策與展望（上）
周慶杰，朱景清
摘要:從產(chǎn)銷(xiāo)、機(jī)組和品種方面詳細(xì)介紹了我國(guó)無(wú)縫鋼管的生產(chǎn)現(xiàn)狀；對(duì)比發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)組與生產(chǎn)能力以及我國(guó)進(jìn)口管的情況，分析了我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)存在的問(wèn)題，提出了更新市場(chǎng)觀念、搞技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等對(duì)策。
關(guān)鍵詞：無(wú)縫鋼管生產(chǎn)；現(xiàn)狀；問(wèn)題；對(duì)策
中圖分類(lèi)號(hào)：F407.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
文章編號(hào)：1001－2311（2000）01－0001－05
Current Situation,Problems,Countermoves and Prospects of Domestic Seamless
Steel Tube Industry(PartI)
ZHOU Qing－jie,
(Wuhan I ＆ S Design and Research Institute,Wu han 430080,China；）
ZHU Jing－qing
（Beijing University of Science and Technology,Bei jing 100083,China)
Abstract：Current situation of domestic seamless steel tube industry is detailed,covering such aspects as production,marketing,mill plants and product category.Based on a comparison of domestic situation to those in developed countries in terms of mill plant and production capacity and on the performances of the imported pipes,current problems of domestic seamless steel tube industry are analyzed,and accordingly countermoves like changing market ideas,technological creation and optimizing product mix,etc.
Keywords：Seamless steel tube industry；Current situation；Problem；Countermove
1 現(xiàn)狀
1.1 總產(chǎn)量與總消耗
到1998年止，我國(guó)無(wú)縫鋼管機(jī)組的年總生產(chǎn)能力約420萬(wàn)t，其中冷拔（軋）占15％，為世界無(wú)縫鋼管生產(chǎn)能力的10％左右。1998年實(shí)際產(chǎn)量342.3萬(wàn)t，超過(guò)了日本、德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、意大利等國(guó)，乃無(wú)縫鋼管第一生產(chǎn)大國(guó)。
近年鋼材與無(wú)縫鋼管產(chǎn)銷(xiāo)情況列于表1。1999年上半年平均月產(chǎn)約30萬(wàn)t，預(yù)計(jì)全年產(chǎn)量少于360萬(wàn)t，表觀消費(fèi)不超過(guò)390萬(wàn)t。1998年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率為92％[1]。
從表1可知，消費(fèi)比基本呈下降趨勢(shì)。21世紀(jì)前10年，隨著焊管的發(fā)展，無(wú)縫鋼管的消耗將是專(zhuān)用管增加一般管萎縮的格局，消費(fèi)比會(huì)進(jìn)一步降低。如一般管萎縮加快，絕對(duì)量也會(huì)下降。據(jù)權(quán)威部門(mén)預(yù)測(cè)，鋼材消耗：2005年1.3億t；2010年1.4億t。無(wú)縫鋼管的消耗，按下限占鋼材消耗的3％，上限占3.5％計(jì)算：2005年為390～455萬(wàn)t，2010年為420～490萬(wàn)t。生產(chǎn)能力總量不會(huì)增加很多，主要應(yīng)是替換將要淘汰的能力。
表1 近年鋼材與無(wú)縫鋼管產(chǎn)銷(xiāo)情況
年份 產(chǎn)量 消耗量
鋼材／萬(wàn)t 無(wú)縫鋼管／萬(wàn)t 無(wú)縫鋼管所占比例％ 鋼材／萬(wàn)t 無(wú)縫鋼管／萬(wàn)t 無(wú)縫鋼管所占比例％
1990 5153 211.10 4.10 5361 288.90 5.39
1991 5638 231.40 4.10 5972 302.00 5.06
1992 6694 265.20 3.96 7456 310.00 4.16
1993 7708 283.64 3.68 9200 352.00 3.83
1994 8247 303.95 3.61 9800 403.75 4.12
1995 8980 327.01 3.64 9784 393.79 4.02
1996 8551 334.00 3.91 10522 338.50 3.46
1997 9490 346.70 3.65 10350 380.00 3.67
1998 10508 342.00 3.25 10590 362.00 3.41
合計(jì) 71149 2645.00 3.72 79035 3130.94 3.96
1.2 機(jī)組
已統(tǒng)計(jì)到的我國(guó)現(xiàn)有各類(lèi)機(jī)組約100套，其中熱軋管機(jī)組只有28套，其余的為只出冷軋（拔）管的不完整機(jī)組。
各類(lèi)機(jī)組比例見(jiàn)表2。
表2 各類(lèi)機(jī)組數(shù)及生產(chǎn)能力比例機(jī)組名稱(chēng) 項(xiàng)目
機(jī)組數(shù)／臺(tái) 生產(chǎn)能力比例％ 備注
連續(xù)軋管機(jī)組 3 27.62 1臺(tái)MINI-MPM在建未計(jì)入
自動(dòng)軋管機(jī)組 11 25.00
Accu Roll機(jī)組 4 11.43
周期軋管機(jī)組 2 7.14
Assel機(jī)組 4 6.90
CPE機(jī)組 3 3.10 含頂管機(jī)1臺(tái)
擠壓機(jī)組 1 0.48
不完整機(jī)組 72 18.33 只出冷拔(軋)管
從表2可知：
�。�1)除PSW（三輥行星軋管機(jī)）外，我國(guó)擁有全世界所有類(lèi)型無(wú)縫鋼管機(jī)組，AccuRoll機(jī)組唯我國(guó)獨(dú)有；
�。�2）連軋管機(jī)組和自動(dòng)軋管機(jī)組是我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的主力機(jī)組，其生產(chǎn)能力分別占總生產(chǎn)能力的27.62％和25％；
�。�3）技術(shù)裝備先進(jìn)和較先進(jìn)的機(jī)組11套，年生產(chǎn)能力192萬(wàn)t，占總能力的45.7％；
�。�4）不完整機(jī)組數(shù)高達(dá)72臺(tái)，均是冷拔（軋）管機(jī)組。這是我國(guó)無(wú)縫鋼管生產(chǎn)的一大特色，也是形成冷加工管比例過(guò)高的原因。
1.3 品種
就品種而論,我國(guó)沒(méi)有不能生產(chǎn)的。但品種中某些難度較大的，如高級(jí)別和抗腐蝕套管、高壓鍋爐水冷壁用內(nèi)螺紋管、核裝置中某些用管等等，不能生產(chǎn)或不能批量生產(chǎn)。
在品種中專(zhuān)用管大致占45％～50％，一般管（GB8162，GB8163）占55％～50％。
�。�1）油井管
設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為75萬(wàn)t。主要采用連續(xù)軋管方式生產(chǎn)。加上寶雞鋼管廠(chǎng)的直縫焊套管和若干非專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)的油管用光管，生產(chǎn)能力在85萬(wàn)t以上。
油井管的消耗約占無(wú)縫鋼管總消耗的21％～25％。90年代消耗量均在75～90萬(wàn)t之間。1997年表觀消耗80萬(wàn)t，1998年為92萬(wàn)t。1998年國(guó)產(chǎn)油井管66萬(wàn)t，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率72％。2000年估計(jì)消耗在100萬(wàn)t以?xún)?nèi)。生產(chǎn)能力與表觀消耗基本持平。由于高性能產(chǎn)品供應(yīng)有困難，其實(shí)際產(chǎn)量不足，故每年仍需進(jìn)口。
所需規(guī)格范圍都能供應(yīng)。但油套管鋼級(jí)僅為J55，N80，P110，其中J55，N80占85％以上，離實(shí)際需要的較多高鋼級(jí)有較大距離。
石油開(kāi)采行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和注重經(jīng)濟(jì)效益，促使油層套管向小口徑（Φ139.7mm）方面轉(zhuǎn)移。有時(shí)不用表層套管、技術(shù)套管或用焊管代替。表層套管采用焊管已成必然，油井用無(wú)縫鋼管消耗在同進(jìn)尺數(shù)情況下必定降低。
�。�2）高壓鍋爐管
生產(chǎn)高壓鍋爐管的廠(chǎng)家很多，特別是生產(chǎn)20G的廠(chǎng)，總生產(chǎn)能力約在20萬(wàn)t。但真正具有生產(chǎn)實(shí)力的廠(chǎng)家并不多，其生產(chǎn)能力約15萬(wàn)t。1998年實(shí)際產(chǎn)量小于10萬(wàn)t。目前市場(chǎng)占有率41％，同時(shí)鍋爐行業(yè)又需求不旺。
Φ10～1066mm規(guī)格的鋼管都能供應(yīng)。長(zhǎng)期以來(lái)主要鋼種是20G、12Cr1MoV、G102。今后的主力鋼種將是20G、12Cr1MoV、T91（P91）、TP347H。國(guó)內(nèi)T91（P91）、TP347H尚處于試制階段。
高壓鍋爐管的需求與火電發(fā)展密不可分。1995年國(guó)內(nèi)裝機(jī)容量達(dá)2億kW。據(jù)政府計(jì)劃2000年要達(dá)到2.9億kW，即每年新增1600萬(wàn)kW。其中火力（按75％計(jì)算），每年新增1200萬(wàn)kW，鍋爐制造按每萬(wàn)kW消耗100t高壓鍋爐管計(jì)，年消耗12萬(wàn)t。因進(jìn)口鍋爐整體引進(jìn)，實(shí)際消耗小于此數(shù)。加上電站建設(shè)（1.7t/萬(wàn)kW）、火電機(jī)組保有量的維修（6.5t/萬(wàn)kW）以及與高壓鍋爐管性能要求相近鋼管的需要，近年年消耗量估計(jì)約為30萬(wàn)t。隨著保有量的增加，今后維修需要用管量將為首位。
高壓鍋爐向高性能參數(shù)及服務(wù)期限延長(zhǎng)的發(fā)展對(duì)鋼種要求愈來(lái)愈高，國(guó)內(nèi)新材料研究與制管滯后需要。
�。�3）低中壓鍋爐管
低中壓鍋爐管技術(shù)含量不高，生產(chǎn)中沒(méi)有特殊的工藝與設(shè)備要求，大多數(shù)機(jī)組都能生產(chǎn)。90年代初年產(chǎn)量達(dá)到40萬(wàn)t。1996年年產(chǎn)29萬(wàn)t，1997年年產(chǎn)26萬(wàn)t，1998年又產(chǎn)39.6萬(wàn)t，呈波動(dòng)趨勢(shì)。沒(méi)有進(jìn)口，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率100％。表觀消耗1996、1997與1998年分別占無(wú)縫鋼管消耗的8.6％，7.5％，11.6％。
在壁厚9mm以下的領(lǐng)域，面臨焊管的挑戰(zhàn)，主要是價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)。通常焊管便宜10％～15％，具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)焊接低中壓鍋爐管尚在起步階段。國(guó)家認(rèn)可的機(jī)組只有一套，與需求相比生產(chǎn)能力還小，尚不足以?shī)Z取無(wú)縫鋼管的全部市場(chǎng)；但從發(fā)展看對(duì)無(wú)縫鋼管不利。唯一出路是把價(jià)格拉平，占據(jù)無(wú)焊縫的優(yōu)勢(shì)。
�。�4）不銹鋼管
1985年到1996年平均年產(chǎn)不銹鋼鋼管1.79萬(wàn)t，最高為3.34萬(wàn)t（1988年）。廠(chǎng)多規(guī)模小，生產(chǎn)能力難以統(tǒng)計(jì)，估計(jì)現(xiàn)有6萬(wàn)t左右。生產(chǎn)方式主要是二輥斜軋穿孔配以冷軋冷拔。有少數(shù)裝備水平很高的三化（化纖、化肥、化工）管專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)、航空精密管專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)；但大多數(shù)廠(chǎng)比較簡(jiǎn)陋，生產(chǎn)規(guī)格在Φ400mm以下，品種主要是三化管、航空管。高壓鍋爐用不銹鋼管、核電站用不銹鋼管仍依賴(lài)進(jìn)口。鋼種90％以上是含鈦的鉻鎳不銹鋼，以1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Ti（321）為主。前者國(guó)外已經(jīng)淘汰，后者也僅占很小比例。今后低碳與超低碳不銹鋼管將是主導(dǎo)，主要鋼號(hào)為304,304L,310,316,316L。
1995～1997年3年平均表觀消耗不銹鋼管2.87萬(wàn)t。1997年為4.1萬(wàn)t。近20年來(lái)，最高消耗曾達(dá)到4.61萬(wàn)t(1998年)。生產(chǎn)能力與消耗看似持平，但品種、質(zhì)量、規(guī)格滿(mǎn)足不了要求，如Φ630mm的三化管。不銹鋼管屬仍需進(jìn)口產(chǎn)品，1997年進(jìn)口量為1.69萬(wàn)t。
有關(guān)部門(mén)預(yù)測(cè)2005～2010年每年表觀消耗為6萬(wàn)t，占屆時(shí)無(wú)縫鋼管消耗的1.5％～1.2％。
�。�5）機(jī)械加工用管
指經(jīng)切削（鏜磨）后使用的鋼管，包括軸承鋼管、液（氣）壓件用管、半軸套管、機(jī)械零件用管四大品種。國(guó)內(nèi)4套Assel機(jī)組最宜生產(chǎn)，其生產(chǎn)能力25萬(wàn)t以上�，F(xiàn)在是各種機(jī)組都生產(chǎn)這種產(chǎn)品，能力超過(guò)需求。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，軸承鋼管1997年年產(chǎn)3.3萬(wàn)t，但實(shí)際在8萬(wàn)t左右。絕大部分的規(guī)格在Φ50mm以下，基本上是不完整機(jī)組的產(chǎn)品。
機(jī)械加工用管的消耗很難統(tǒng)計(jì)，以產(chǎn)量估消耗，近年在15～20萬(wàn)t范圍，占總消耗的4％～6％。隨著工業(yè)化程度的提高，機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，要求少切削或無(wú)切削的鋼管會(huì)增加。
�。�6）一般用管
長(zhǎng)期以來(lái)，一般用管是產(chǎn)量最大、用量最大、規(guī)格范圍最廣的品種。
由于此類(lèi)鋼管生產(chǎn)技術(shù)含量低，凡機(jī)組都能生產(chǎn)，供過(guò)于求，所以市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。在質(zhì)量方面難分上下，就以相互降價(jià)為手段促銷(xiāo)。1999年上半年，有的地區(qū)Φ88.9mm×4.5mm、Φ108mm×4.5mm等常用規(guī)格鋼管的含稅噸價(jià)已低于3000元，幾乎沒(méi)有利潤(rùn)，長(zhǎng)期下去將難以為繼。
此品種中的常用鋼種和大部分常用壁厚范圍以及技術(shù)要求，適合焊管生產(chǎn)，焊管的競(jìng)爭(zhēng)又必然興起。由于連鑄連軋帶鋼投產(chǎn)，帶卷價(jià)格下降，故同品種焊管的價(jià)格優(yōu)勢(shì)更大。如沒(méi)有降低成本措施，一般用無(wú)縫鋼管市場(chǎng)必定萎縮。
2 問(wèn)題
2.1 機(jī)組數(shù)多、量小、分散
據(jù)1998年統(tǒng)計(jì)，國(guó)外共有各類(lèi)無(wú)縫鋼管熱軋機(jī)組300多套，生產(chǎn)能力達(dá)3500萬(wàn)t以上。各類(lèi)機(jī)組的數(shù)量和生產(chǎn)能力見(jiàn)表3。
表3 國(guó)外無(wú)縫鋼管熱軋機(jī)組的數(shù)量與生產(chǎn)能力比例項(xiàng)目 連軋管機(jī) 自動(dòng)軋管機(jī) Assel軋管機(jī) 頂管機(jī) 周期式軋管機(jī) 擠壓機(jī)
數(shù)量／套 30 70 30 45 70 60
生產(chǎn)能力％ 25 33 10 <10 20 -3
日本平均為22萬(wàn)t/（a.套機(jī)組），美國(guó)為15萬(wàn)t/（a.套機(jī)組）。韓國(guó)一家公司其一個(gè)車(chē)間200人，年產(chǎn)合金鋼管2.5萬(wàn)t，其中，不銹鋼管1.5萬(wàn)t[2]，相當(dāng)于1991～1996年我國(guó)不銹鋼管年平均總產(chǎn)量的93％。國(guó)外機(jī)組的數(shù)量和生產(chǎn)能力充分反映了鋼管生產(chǎn)的大型化、專(zhuān)業(yè)化的特點(diǎn)。
我國(guó)的情況是：機(jī)組數(shù)量100套（實(shí)際超過(guò)此數(shù)），占世界第一，生產(chǎn)能力平均卻只有4.2萬(wàn)t/（a.套），世界倒數(shù)第一位。這種格局是摯笤窘鴶年代與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)開(kāi)始期兩個(gè)階段形成的。存在即合理，人為是解決不了的，只有隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步深入，短缺經(jīng)濟(jì)的消失，存在條件慢慢不復(fù)存在；自然淘汰、組合、更新，才會(huì)形成新條件下的合理格局。
2.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性缺陷明顯
近年產(chǎn)量與消耗數(shù)量上基本平衡。但不論是品種還是規(guī)格，結(jié)構(gòu)性缺陷明顯，長(zhǎng)線(xiàn)產(chǎn)品出不去，短線(xiàn)要引進(jìn)。
油井管1998年進(jìn)口32萬(wàn)t，油套管高鋼級(jí)供應(yīng)不足。套管中的高性能品種，如高抗擠毀的、抗各種介質(zhì)腐蝕的鋼管，還處于試用階段或尚未開(kāi)發(fā)。油管近年消耗22萬(wàn)t左右，但技術(shù)保障充分的生產(chǎn)能力也就10萬(wàn)t左右，尚有較大缺口。
高壓鍋爐管生產(chǎn)能力也不小，但T91（P91）、TP304、TP347H基本依靠進(jìn)口，有些特殊斷面形狀的國(guó)內(nèi)不能供應(yīng)。
不銹鋼管中國(guó)外已淘汰的鋼種，現(xiàn)仍為我國(guó)的主力鋼種，大口徑管不能供應(yīng)。
論消耗，無(wú)縫鋼管仍然是小規(guī)格管（Φ168mm以下）消耗量大。如油井管Φ159mm以下的占70％以上；高壓鍋爐管Φ159mm以下的占65％以上；三化管也是小管居多，其他品種亦然。綜合分析表明，Φ159mm以下管的用量在75％～80％范圍。我國(guó)機(jī)組的生產(chǎn)能力在Φ159mm以下各檔次總量占總生產(chǎn)力的76％，基本平衡。但在Φ57～114mm檔次偏多（38％），Φ114～159mm檔次偏少（20％）。相鄰規(guī)格機(jī)組生產(chǎn)的組距有重疊區(qū)域，比例大小有波動(dòng)，但趨向是肯定的。
2.3 連鑄圓坯遠(yuǎn)未普及
國(guó)外用連鑄圓管坯軋管已非常普及。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)全部采用和部分采用連鑄圓管坯
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